(57)【要約】【課題】  より高速なスキャンニングを可能にする。【解決手段】  フラットベッド・スキャナ（10）は、ハウジング（12）、スキャン対象物を受容するためにハウジング上にある透明プラテン（16）、そして水平方向及び垂直方向へと移動することができるキャッリッジ（18）を含んでいる。キャリッジは、対象物を照明するための光源（26）と、複数の走査線の光の強度を同時に検出するための方形フォトデテクタアレイ（24）とを含んでいる。【選択図】  図１
2010022012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
スキャン対象物を受容するために前記ハウジング上にある透明プラテンと、
第１の方向及び第２の方向へと移動可能なキャリッジと、を備え、
前記キャリッジは、
前記対象物を照明するための光源と、
複数の走査線の光の強度を同時に検出するための方形フォトデテクタアレイであって、
３行よりも多い行のフォトデテクタを含む方形フォトデテクタアレイと、
を備えることを特徴とするフラットベッド・スキャナ。
【請求項２】
前記キャリッジが、
水平ガイドを有し、前記光源及び前記方形フォトデテクタアレイがその上に搭載されて
いる前記搭載プレートと、
第１のギアに連結した第１のモーターと、
前記水平ガイドを受容するための水平ガイド溝及び前記第１のギアを受容するための水
平ギア溝を画定する水平キャリッジ・バーであって、前記第１のモーターが前記第１のギ
アを駆動して前記キャリッジを前記水平方向に移動させるように作動可能であり、垂直ガ
イドを更に備える水平キャリッジ・バーと、
第２のギアに連結した第２のモーターと、を備え、
前記ハウジングが前記垂直ガイドを受容するための垂直ガイド溝と前記第２のギアを受
容するための垂直ギア溝とを画定し、前記第２のモーターが前記第２のギアを駆動して前
記キャリッジを前記垂直方向に移動させるように作動可能である
ことを特徴とする請求項１に記載のスキャナ。
【請求項３】
前記光源が、前記方形フォトデテクタアレイの周囲に形成された発光ダイオードのリン
グを含み、前記方形フォトデテクタアレイが相補型金属酸化膜半導体イメージセンサアレイを含むことを特徴とする請求項１に記載のスキャナ。
【請求項４】
フラットベッド・スキャナを作動させるための方法であって、
前記スキャナの透明プラテン上に配置された対象物の第１の画像を、３行よりも多数行のフォトデテクタ含む方形フォトデテクタアレイで取り込むステップと、
前記方形フォトデテクタアレイを、第１の方向に沿って第１の小さな増分値で、かつ第２の方向に沿って第２の小さな増分値で移動させるステップであって、前記第１の増分値
が前記フォトデテクタアレイの前記第１の方向に沿って隣接するフォトデテクタ間の第１の間隔よりも小さく、前記第２の増分値が前記フォトデテクタアレイの前記第２の方向に
沿って隣接するフォトデテクタ間の第２の間隔よりも小さいステップと、
前記対象物の第２の画像を取り込むステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
前記第１及び第２の画像を組み合わせて前記対象物のスキャン画像を形成するステップ
を更に有することを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記方形フォトデテクタアレイを前記第１の方向に沿って大きい増分値で移動させるス
テップであって、前記大きい増分値が、前記第１の方向に沿った方形フォトデテクタアレイの寸法以上である前記ステップと、
前記対象物の第３の画像を取り込むステップと、
前記方形フォトデテクタアレイを、前記第１の方向に沿って前記第１の小さな増分値で、かつ前記第２の方向に沿って前記第２の小さな増分値で移動させるステップと、
前記対象物の第４の画像を取り込むステップと、                                                                             
前記第１、第２、第３及び第４の画像を組み合わせて前記対象物のスキャン画像を形成するステップと、
を更に含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
ハウジングと、
文書を第１の方向へと移動させるフィードローラーと、
第２の方向に沿って移動することができるキャリッジと、を備え、
前記キャリッジが、
前記文書を照明するための光源と、
複数の走査線の光の強度を同時に検出するための、３行よりも多数行のフォトデテクタを含む方形フォトデテクタアレイと、
を備えることを特徴とするシートフィード・スキャナ。
【請求項８】
前記キャリッジが、更に、
水平ガイドを有し、前記光源及び前記方形フォトデテクタアレイがその上に搭載された搭載プレートと、
第１のギアに連結した第１のモーターと、
前記水平ガイドを受容するための水平ガイド溝及び前記第１のギアを受容するための水平ギア溝を画定する水平キャリッジ・バーであって、前記第１のモーターが前記第１のギアを駆動して前記キャリッジを前記水平方向に沿って移動させるように作動可能である水平キャリッジ・バーと、
を備えることを特徴とする請求項７に記載のスキャナ。
【請求項９】
前記光源が、前記方形フォトデテクタアレイの周囲に形成された発光ダイオードのリングを備え、前記方形フォトデテクタアレイが相補型金属酸化膜半導体フォトデテクタアレイを備えることを特徴とする請求項７に記載のスキャナ。
【請求項１０】
ハウジングと、
スキャン対象物を受容するために前記ハウジング上にある透明プラテンと、
前記対象物の全体を照明するための光源と、
前記対象物全体から反射した光を方形フォトデテクタアレイへと向けるための光学系と、
前記対象物全体の光の強度を同時に検出するための前記方形フォトデテクタアレイであって、３行よりも多数行のフォトデテクタを含む前記方形フォトデテクタアレイと、
を備えることを特徴とするフラットベッド・スキャナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スキャナ及びその作動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のフラットベッド・スキャナの場合、ガラス製のプラテン上に文書を置き、カバーを閉じて使用する。文書を照明するために光源（冷陰極管、キセノンランプ、発光ダイオード等）が使われる。スキャナヘッド（例えばミラー、レンズ、フィルタ及びイメージセンサアレイから成るもの）が文書の末端に至るまでゆっくりと（例えばステッパモーターに取り付けたベルト、或いはＤＣモーターに連結したギア群により）移動して行く。スキャナヘッドは、その経路（例えばその文書の一回の完全スキャン）に傾きやずれが生じないように振れ防止機構に取り付けられている。
【０００３】
文書の画像は角度をつけたミラー群によって反射し、折れ曲がった光経路が形成される。最後のミラーが画像をレンズへと反射させる。レンズは画像の焦点をイメージセンサ上に合わせる。代表的な電荷結合素子（ＣＣＤ）イメージセンサは３つのリニアＣＣＤセンサアレイを含んでいる。リニアセンサアレイの各々は、ＣＣＤセンサ群の上に直接的に設けられた異なるカラーフィルタ（例えば赤、緑及び青）を持っている。スキャナは、これらのリニアＣＣＤセンサアレイからのデータを組み合わせて単一のフルカラー画像を構成する。対照的に、一般的なコンタクトイメージセンサ（ＣＩＳ）は、１つのリニア相補型
金属酸化膜（ＣＭＯＳ）センサアレイを持っており、これが赤色、緑色及び青色光源（発光ダイオード等）により順番に照明された画像を取得する。その後スキャナはリニアＣＭＯＳセンサアレイからのデータを１つのフルカラー画像へと組み合わせるのである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スキャナの解像度と鮮明度は様々である。多くのフラットベッド・スキャナは、少なくとも６００×６００ｄｐｉの正確（true）なハードウエア解像度を持っている。スキャナのｄｐｉは、センサアレイの１行あたりのセンサ数（ｘ方向サンプリングレート）とステッパモーターの精度（ｙ方向サンプリングレート）とにより決まる。例えば、解像度が６００×６００ｄｐｉでスキャナがレターサイズの文書スキャン能力を持つとした場合、ＣＣＤイメージセンサの場合であれば各々が５１００個のセンサを持つ３つのリニアアレイが含まれ、ＣＩＳの場合では５１００個のセンサから成る１つのリニアアレイが含まれる
ことになる。この例におけるステッパモーターは１／６００インチに等しい増分値で作動することができるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施例においては、スキャナはハウジング、スキャン対象物を受容するためにハウジング上にある透明プラテン、そして水平方向及び垂直方向へと移動することができるキャッリッジを含んでいる。キャリッジは、対象物を照明するための光源と、複数の走査線の光の強度を同時に検出するための方形フォトデテクタアレイとを含んでいる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
複数の図を通じ、同様又は同一の要素には同じ符号を使用した。図１は、本発明の一実施例に基づくフラットベッド・スキャナ１０を描いたものである。スキャナ１０は、ハウジング１２、このハウジング１２に回動するように取り付けられたカバー１４、ハウジング１２の上部にある透明（ガラス等）プラテン１６、そしてハウジング１２中にあるキャリッジ１８を含んでいる。キャリッジ１８は、ハウジング１２中を垂直ギア溝２０及び水平ギア溝２２上で移動する。キャリッジ１８は、方形のフォトデテクタアレイ２４と照明リング２６とを含んでいる。
【０００７】
一実施例においては、フォトデテクタアレイ２４は複数行（例えば３行よりも多い行）の相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサを含むものである。一実施例においては、フォトデテクタアレイ２４は赤色、青色及び緑色の各種フォトダイオードから構成されており、各フォトダイオードの位置における実際の色は、隣接するフォトダイオードの色から補間されるものである。低価格帯にある低処理能力のスキャナの場合、フォトデテクタアレイ２４は３５２×２８８画素の解像度しか持たないものもある。より高価格帯にあり、より高い処理能力を持つスキャナの場合、フォトデテクタアレイ２４は１．３メガピク
セルの解像度を持ち、ページ全体をより高速にスキャンすることができるものもある。一実施例においては、照明リング２６は同じダイ上でフォトデテクタアレイ２４の周囲に形成された発光ダイオード（ＬＥＤ）である。
【０００８】
図２は、本発明の一実施例におけるキャリッジ１８の線Ａ（図１）に沿った断面図である。フォトデテクタアレイ２４及び照明リング２６は、プレート３２上に搭載されている。搭載プレート３２は、水平ガイド３４を含んでいる。モーター３６及びこれに繋がるギアシステム３８がプレート３２へと取り付けられている。水平キャリッジ・バー４０にはガイド３４を受容する水平ガイド溝４２が設けられている。水平キャリッジ・バー４０には更に、ギアシステム３８のギアを受容するギア溝２２も設けられている。ギア溝２２はギアシステム３８と噛み合う歯を含んでいる。作動においては、モーター３６がギアシス
テム３８を駆動してキャリッジ１８をスキャン対象物体全体にわたって水平方向に移動させる。可撓ケーブル５０（図３）は、画像データをフォトデテクタアレイ２４から水平キャリッジ・バー４０へと送る。
【０００９】
本発明の一実施例におけるキャリッジ１８の線Ｂ（図１）に沿った断面図である。水平キャリッジ・バー４０は垂直ガイド４４Ａ及び４４Ｂを含んでいる。モーター４６及びこれに繋がるギアシステム４８は、水平キャリッジ・バー４０へと取り付けられている。ハウジング１２には、対応するガイド４４Ａ及び４４Ｂを受容する垂直ガイド溝５２Ａ及び５２Ｂが設けられている。ハウジング１２には更に、ギアシステム４８のギアを受容するギア溝２０も設けられている。ギア溝４８はギアシステム４８と噛み合う歯を含んでいる。作動においては、モーター４６がギアシステム４８を駆動することでキャリッジ１８を
スキャン対象物の下に向かって垂直に移動させる。可撓ケーブル５２は、スキャナの電子部品で処理すべき画像データを水平キャリッジ・バー４０からスキャナ本体へと送るものである。
【００１０】
スキャン操作においては、スキャン対象物がガラスプラテン１６上に置かれる。次に照明リング２６が対象物の一部分を照明する。光は対象物のこの部分から反射されると同時に方形のフォトデテクタアレイ２４によって複数の（例えば３行よりも多数の）走査線として取り込まれる。フォトデテクタアレイ２４は、この部分の光強度を電気信号へと変換する。図４は、本発明の一実施例において、従来のフラットベッド・スキャナのように走査線毎にゆっくりと移動させるかわりに、キャリッジ１８を水平方向又は垂直方向に、フォトデテクタアレイ２４の対応する幅及び高さ以上のより大きい増分値（例えばセンサ６
４の移動６２に示したようなもの）で移動させるようにしたものを描いたものである。これにより、より高速なスキャンニングが可能となる。対象物全体をスキャンした後、ソフトウエアを用いて画素色が補間され、スキャンした各部分がステッチ（stitch）されて、その物体の単一のカラー画像が構成される。ソフトウエアは、更に照明に不均一性があった場合にその修正にも利用することができる。
【００１１】
図５は、本発明の一実施例において、方形フォトデテクタアレイ２４を水平及び垂直方向の両方において小さな増分値による（例えばセンサ６４の移動６６に示したようなもの）微小ステッピングにより解像度を上げることができることを説明する図である。水平方向の増分値は、隣接するセンサ間の水平方向の離間距離よりも小さく、垂直方向の増分値は隣接するセンサ間の垂直方向の離間距離よりも小さい。例えば、フォトデテクタアレイ２４が３００ｘ３００ｄｐｉを生成するものである場合、（１）物体の画像を取得し、（２）フォトデテクタアレイ２４を水平及び垂直方向に１／２ｄｐｉ分動かし、そして（３
）物体の次の画像を取得することにより、解像度を６００ｘ６００ｄｐｉへと倍増させることが可能である。その後、ソフトウエアを使用して２つの画像を組み合わせ、物体の６００ｘ６００ｄｐｉ画像が作られる。この微小ステッピング後は、キャリッジ１８は次の物体領域をスキャンするために水平及び垂直方向へとより大きい増分値で移動し、その後は再度微小ステッピングにより移動する。
【００１２】
図６は、本発明の一実施例に基づくシートフィーダー・スキャナ１００の側面の断面図である。スキャナ１００は、ハウジング１０２と、そのハウジング内のシートフィーダー１０４、フィードローラー１０６及びキャリッジ１０８とを含んでいる。シートフィーダー１０４は、スタック１１２から一枚の文書シート１１０を引き出し、これを垂直方向にフィードローラー１０６へ送る。フィードローラー１０６は、シート１１０をキャリッジ１０８を越えた先まで送る。キャリッジ１０８は、方形フォトデテクタアレイ２４と照明リング２６を含んでいる。シート１１０のスキャンを実施するために、キャリッジ１０８
は水平ギア溝２２及び水平ガイド溝４２に沿ってハウジング内を水平に移動する。キャリッジ１０８はキャリッジ１８と似たものではあるが、ここではフィードローラー１０６が用紙を垂直方向にキャリッジ１０８を越えた先まで送る機能を果たしていることから、キャリッジ１０８には垂直移動用部品が無い点が異なる。フィードローラー１０６は、従来のシートフィーダー・スキャナのように走査線毎にゆっくりと用紙を移動させる代わりに、一枚のシート１１０をフォトデテクタアレイ２４の高さよりも大きい増分値で移動させるようになっていても良い。こうすることにより、文書の部分が方形フォトデテクタアレ
イ２４の複数の走査線として同時に取得されることから、ここでもより高速なスキャン処理が可能となる。
【００１３】
図７は、本発明の一実施例に基づくフラットベッド・スキャナ２００の側面の断面図である。スキャナ２００は、ハウジング２１２と、このハウジング２１２上にあるガラス製プラテン２１６と、固定方形フォトデテクタアレイ２１８及び光学系２２０と、光源２２２とを含んでいる。
【００１４】
スキャンの際、スキャン対象物（例えば対象物２２４）はガラスプラテン１６上に置かれる。次に光源２２２が対象物２２４へと光を向けることにより、或いは光をハウジング２１２の側壁に一度当ててから対象物２２４へと反射させることにより物体全体を照明する。光は対象物２２４から反射され、光学系２２０により導かれて方形フォトデテクタアレイ２１８へと向けられる。フォトデテクタアレイ２１８はスキャンされた対象物の光強度を電気信号へと変換する。従来のスキャナのようにキャリッジを移動させるかわりに、フォトデテクタアレイ２１８は固定されたまま一度に対象物全体をスキャンしている。複
数の走査線がフォトデテクタアレイ２１８によって同時に取得されることから、これもより高速なスキャン処理を許容するものである。画素色の補間や、照明に不均一性があった場合は、その修正を実施するためにソフトウエアを用いることができる。
【００１５】
開示した実施例の様々な変更形態や特徴を組み合わせたものは本発明の範囲に入るものである。本願請求項には、多数の実施例が含まれている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施例に基づくフラットベッド・スキャナの上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線による断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線による断面図である。
【図４】本発明の実施例における方形フォトデテクタアレイの移動の一形態を説明する図である。
【図５】本発明の実施例における方形フォトデテクタアレイの移動の他の形態を説明    する図である。
【図６】本発明の一実施例に基づくシートフィーダー・スキャナの側面の断面図である。
【図７】本発明の一実施例に基づくフラットベッド・スキャナの側面の断面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１０、２００  スキャナ
１２、１０２  ハウジング
１６、２１６  透明プラテン
１８  キャリッジ
２０  垂直ギア溝
２２  水平ギア溝
２４、２１８  方形フォトデテクタアレイ
２６、２２２  光源
３２  搭載プレート
３４  水平ガイド
３６  第１のモーター
３８  第１のギア
４０  水平キャリッジ・バー
４２  水平ガイド溝
４４Ａ、４４Ｂ  垂直ガイド
４６  第２のモーター
４８  第２のギア
５２Ａ、５２Ｂ  垂直ガイド溝
６４  フォトデテクタ
１０６  フィードローラー
１０８  キャリッジ
１１０  文書
２２０  光学系
２２４  スキャン対象物
【図１】
2010022012.tif 000003
【図２】
2010022012.tif 000004
【図３】
2010022012.tif 000005
【図４】
2010022012.tif 000006
【図５】
2010022012.tif 000007
【図６】
2010022012.tif 000008
【図７】
2010022012.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成21年9月11日(2009.9.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
スキャン対象物を受容するための画像化領域を含み、前記ハウジング上にある透明プラテンと、
前記ハウジング内に収容され、前記透明プラテンに対して固定され、前記画像化領域を照明するための固定光源と、
前記ハウジング内に収容され、前記透明プラテンに対して固定された固定フォトデテクタアレイと、
対象物全体から反射された光を前記固定フォトデテクタアレイへと向ける光学系と、
を備え、
前記光学系及び前記固定フォトデテクタアレイは、前記対象物全体を同時に画像化することを目的として、前記対象物全体から反射された光を一度に受けるように構成されることを特徴とするフラットベッド・スキャナ。
【請求項２】
前記固定光源は、複数の光源を備えることを特徴とする請求項１に記載のフラットベッド・スキャナ。
【請求項３】
前記複数の光源は、前記画像化領域の少なくとも部分を、不均一な照明によって照明することを特徴とする請求項２に記載のフラットベッド・スキャナ。
【請求項４】
前記固定フォトデテクタアレイは、受けた反射光を電気信号に変換するように構成され、前記フラットベッド・スキャナは、更に、前記電気信号を受信して不均一な照明を修正するように構成される電子部品を備えることを特徴とする請求項１に記載のフラットベッド・スキャナ。
【請求項５】
前記電子部品は、更に、前記受けた反射光において、画素色を補間するように構成されることを特徴とする請求項４に記載のフラットベッド・スキャナ。
【請求項６】
前記ハウジングは側壁を備え、前記複数の光源は光を側壁に一度当ててから前記対象物へと反射させるように前記側壁へと光を向けることを特徴とする請求項２に記載のフラットベッド・スキャナ。
【請求項７】
第１の複数の光源は、前記固定フォトデテクタアレイの一方の側に配置され、第２の複数の光源は、前記固定フォトデテクタアレイの他方の側に配置されることを特徴とする請求項２に記載のフラットベッド・スキャナ。
【請求項８】
前記固定フォトデテクタアレイは、３行よりも多数行のフォトデテクタを含むことを特徴とする請求項１に記載のフラットベッド・スキャナ。
【請求項９】
前記固定光源及び前記固定フォトデテクタアレイは、実質的に同一平面内にあることを特徴とする請求項１に記載のフラットベッド・スキャナ。
【請求項１０】
ハウジングと、
透明プラテンと、
前記ハウジング内に構成され、前記透明プラテンの少なくとも部分を照明するための複数の固定光源と、
対象物から前記透明プラテン上に反射された光を受ける固定フォトデテクタアレイと、
を備え、
前記複数の固定光源及び前記固定フォトデテクタアレイは、前記透明プラテンに対して固定されていることを特徴とするフラットベッド・スキャナ。
【請求項１１】
前記固定フォトデテクタアレイは方形であることを特徴とする請求項１０に記載のフラットベッド・スキャナ。
【請求項１２】
前記ハウジングは、前記複数の固定光源の少なくとも１つからの光を前記透明プラテンに反射する側壁を含むことを特徴とする請求項１０に記載のフラットベッド・スキャナ。
【請求項１３】
前記複数の固定光源は、前記透明プラテンの少なくとも部分を、不均一な照明によって照明することを特徴とする請求項１０に記載のフラットベッド・スキャナ。
【請求項１４】
前記固定フォトデテクタアレイは、受けた反射光を電気信号に変換するように構成され、前記フラットベッド・スキャナは、更に、前記電気信号を受信して前記不均一な照明を修正するように構成される電子部品を備えることを特徴とする請求項１３に記載のフラットベッド・スキャナ。
【請求項１５】
前記電子部品は、更に、受けた光において、画素色を補間するように構成されることを特徴とする請求項１４にフラットベッド・スキャナ。
【請求項１６】
前記複数の固定光源及び前記固定フォトデテクタアレイは、実質的に同一平面内にあることを特徴とする請求項１０に記載のフラットベッド・スキャナ。
【請求項１７】
透明プラテン上の前記対象物から反射した光を前記固定フォトデテクタアレイへと向けるための光学系を更に備えることを特徴とする請求項１０に記載のフラットベッド・スキャナ。
【請求項１８】
前記複数の固定光源は、前記固定フォトデテクタアレイの一方の側に配置される第１の光源と、前記固定フォトデテクタアレイの他方の側に配置される第２の光源と、を含むことを特徴とする請求項１０に記載のフラットベッド・スキャナ。